Le tambour à vapeur de la chaudière est le composant le plus important d'une chaudière, cet élément de forme cylindrique placé horizontalement agit comme un séparateur de phases pour le mélange vapeur-eau.
Dans les temps anciens, les chaudières sont conçues jusqu'à quatre tambours en les plaçant en haut et en bas et sont interconnectées avec un réseau de tubes. De nos jours, la plupart des tambours simples et bi sont utilisés.
Qu'est-ce qu'un tambour à vapeur dans une chaudière ?
Le tambour à vapeur ou le tambour supérieur est un composant essentiel d'une chaudière à tubes d'eau qui est montée sur la partie supérieure d'une chaudière sous la forme d'un cylindre horizontal.
La fonction du Boiler Steam Drum est de collecter la vapeur produite et également de fournir un espace où la vapeur peut se séparer de l'eau de la chaudière. La vapeur est générée dans les tubes d'eau d'une chaudière et au point de saturation, les vapeurs de vapeur commencent à former des bulles et se séparent du liquide.
En raison de la différence de masse, la vapeur de vapeur monte à travers les tubes qui sont connectés à la partie supérieure du tambour à vapeur.
Il existe essentiellement deux étapes de séparation dans un tambour à vapeur. Dans l'étape primaire, seule l'eau est retirée de la vapeur, ce qui est obtenu grâce à l'espace suffisant au-dessus du tambour à vapeur normal pour le détachement liquide de la vapeur. Dans la deuxième étape, les gouttelettes d'eau sont retirées de la vapeur
But du tambour à vapeur dans la chaudière
Le tambour à vapeur est un élément essentiel d'une chaudière à tubes d'eau.
Les principaux objectifs de l'utilisation d'un tambour à vapeur de chaudière sont :
Prévoir un espace de stockage pour le mélange vapeur-eau.
Agir comme un endroit où la vapeur produite dans la chaudière est séparée de l'eau de la chaudière.
Dans la partie supérieure du tambour à vapeur, une couche de vapeur s'accumule et une couche d'eau reste en dessous en raison de la différence de masse. Les tuyaux sont connectés à la partie supérieure du tambour et à travers ces tuyaux, la vapeur circule pour différentes applications telles que le chauffage, la production d'électricité, la désinfection de certaines zones, etc.
Comment fonctionne un tambour à vapeur de chaudière ?
Un tambour à vapeur de chaudière est une partie essentielle d'une chaudière à tubes d'eau.
La vapeur générée à l'intérieur des tubes d'eau de la chaudière en raison de la combustion du combustible est collectée dans un tambour horizontal de forme cylindrique placé en position haute à travers des tubes montants. La vapeur produite a une densité inférieure à celle de l'eau et s'accumulera donc au niveau le plus élevé de la cuve.
Matériau du tambour à vapeur de la chaudière
Le tambour à vapeur est la chambre de pression à l'extrême position supérieure du système circulatoire de la chaudière.
Les tambours à vapeur de la chaudière sont fabriqués avec des matériaux de qualité exclusifs et utilisent une technologie moderne pour fournir des qualités telles qu'une construction robuste, une durabilité élevée, un excellent fonctionnement, une fiabilité, etc. Ce tambour supérieur est fabriqué en HCS (acier à haute teneur en carbone) pour résister à une température de 390 degrés et à une pression supérieure. 350 psi.
L'épaisseur des plaques d'acier au carbone pour le tambour à vapeur est sélectionnée en fonction de la pression de conception de la chaudière. D'autre part, le volume d'un tambour est déterminé par le volume nécessaire requis pour une séparation propre de l'eau de la vapeur pour obtenir de la vapeur saturée sèche. Le Tambour stocke également une quantité suffisante de vapeur.
Pièces de tambour à vapeur de chaudière
Le tambour à vapeur de la chaudière est le réservoir du mélange de vapeur et d'eau et fournit la tête nécessaire à la circulation de l'eau dans la zone d'évaporation.
Les parties internes d'un Boiler Steam Drum sont :
1. Tuyau de distribution d'eau d'alimentation
2. Soupape de sécurité
3. Tuyau de dosage chimique
4. Tuyau de soufflage continu
5. Jauge de niveau du tambour
6. Chambre de la boîte Cyclone
7. Purificateur de vapeur/désembuage/séchoirs à vapeur
8. Tuyaux de sortie de vapeur saturée
9. Coin descendant
10 tuyau de purge intermittent
Calcul de l'épaisseur du tambour de vapeur de la chaudière
La formule pour calculer l'épaisseur du tambour de la chaudière est mentionnée dans le code ASME Boiler and Pressure Vessel Code PG-27 pour les composants cylindriques sous pression interne, page 10.
La formule utilisée pour calculer l'épaisseur minimale selon ASME, para PG-27.2.2, page n°-10 est écrite ci-dessous :
La formule utilisée pour déterminer la pression de service maximale admissible est mentionnée ci-dessous :
Où,
t= épaisseur minimale de paroi de conception en pouces.
P=pression de conception en psi
D = diamètre extérieur du tube en pouces
e=facteur d'épaisseur (0.04 pour les tubes expansés, 0 pour les tubes soudés résistants)
S = contrainte maximale admissible selon ASME section II
Mesure du niveau du tambour à vapeur de la chaudière
Boiler Steam Drum agit comme une partie importante d'une industrie de centrale électrique en raison de sa capacité de génération de vapeur.
Le niveau d'eau du tambour est stable lorsque les conditions de fonctionnement sont stables et que les débits sont équilibrés. Le transmetteur de pression différentielle est l'instrument utilisé pour mesurer le niveau du tambour. L'optimisation du tambour à vapeur et son utilisation aussi sûre et efficace que possible nécessitent une mesure fiable du niveau d'eau.
Le tambour à vapeur crée un niveau d'eau stable dans des conditions de fonctionnement stables et pour des débits équilibrés. Le niveau d'eau d'un tambour à vapeur est un paramètre qui doit être surveillé et contrôlé correctement.
Évent du tambour à vapeur de la chaudière
Lors du démarrage, de la vapeur saturée s'accumule dans le tambour à vapeur, ce qui augmente la pression, à travers les bouches d'aération, de l'air et des gaz dissous sont libérés. Pendant l'arrêt de la chaudière, ces vannes d'aération permettent à l'air frais d'entrer dans le tambour de la chaudière pour éviter son effondrement sous pression.
Les évents du tambour de vapeur de la chaudière éliminent le vide pendant l'arrêt en raison de la condensation de la vapeur dans le tambour de la chaudière.
Tambour à vapeur pour chaudière à chaleur résiduelle
Chaleur Les chaudières recyclent principalement l'énergie thermique, la chaleur est récupérée des gaz d'échappement et utilisée pour générer de la vapeur en sortie, ce qui réduit les coûts d'exploitation globaux
Une chaudière de récupération de chaleur est attachée à un tambour à vapeur aérien pour la circulation de l'eau et de la vapeur avec un taux de recirculation plus élevé pour un refroidissement efficace. Les tambours à vapeur sont équipés d'une technique de séparation de phase en deux étapes pour obtenir une vapeur de haute pureté. Des séparateurs à cyclone internes et des tampons anti-buée sont utilisés pour la séparation de l'eau et de la vapeur.
Les tambours à vapeur sont fabriqués conformément à l'ASME ou à d'autres codes afin qu'ils puissent satisfaire aux exigences des chaudières de récupération de chaleur. Des instruments appropriés sont fournis avec le tambour pour assurer un fonctionnement sûr et fluide de la chaudière de récupération de chaleur.
Tambour à vapeur pour chaudière à tubes d'eau
En raison de la différence de densité de la vapeur et de l'eau, il est possible d'accumuler de la vapeur saturée et de l'eau à l'intérieur du tambour à vapeur. Le tambour à vapeur retient l'eau (pendant 10 à 60 secondes) pour alimenter la chaudière en évitant la perte de liquide dans les tubes de descente et de colonne montante.
La taille du tambour à vapeur requise pour une chaudière à tubes d'eau est fixée par le volume requis pour la séparation de la vapeur et de l'eau afin de produire de la vapeur saturée sèche et le tambour à vapeur doit également fournir un espace suffisant pour le stockage de la vapeur.
Chaudière sans tambour à vapeur
Même si une chaudière Benson est une chaudière à tubes d'eau, elle a une caractéristique unique de l'absence de tambour de séparation de vapeur, en termes simples, c'est une chaudière sans tambour.
Ici, l'eau est comprimée à une pression supercritique et la chaleur latente de l'eau est réduite à zéro et l'eau se transforme directement en vapeur sans formation de bulles.
À pression supercritique, la vapeur et l'eau ont les mêmes densités qui empêchent la formation de bulles. Par conséquent, pas besoin d'un tambour à vapeur pour séparer les bulles d'air de l'eau dans Benson Boiler.
En raison de l'absence de tambour à vapeur, le poids de ces types de chaudières est d'au moins 20 % inférieur à celui des autres types de chaudières.
En conclusion :
Le tambour à vapeur d'une chaudière à tubes d'eau est un composant essentiel qui fournit un espace pour la séparation de la vapeur et de l'eau. nous devons avoir une bonne connaissance des différents faits liés à un tambour à vapeur pour garantir le fonctionnement efficace d'une chaudière à tubes d'eau.
Je m'appelle Sangeeta Das. J'ai complété ma maîtrise en génie mécanique avec spécialisation en moteur IC et automobile. J'ai une dizaine d'années d'expérience en milieu industriel et universitaire. Mon domaine d'intérêt comprend les moteurs IC, l'aérodynamique et la mécanique des fluides. Vous pouvez me joindre au
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